一种相机IPM标定方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种相机IPM标定方法及系统，该方法包括：提取车道线图像中车道线轮廓对应的直线段；获取直线段端点，计算直线段端点在相机坐标系的坐标；构建所述直线段端点的俯瞰坐标系，基于车道线物理尺寸与相机像素尺寸的对应关系计算俯瞰坐标系下直线段端点坐标，并建立俯瞰坐标系下直线段端点坐标与相机坐标系下直线段端点坐标的对应关系；基于俯瞰坐标系下直线段端点坐标与相机坐标系下直线段端点坐标的对应关系，计算相机坐标系与俯瞰坐标系的单应性矩阵，根据所述单应性矩阵、相机内参和畸变系数，计算图像的逆透视变换参数。通过该方案可以有效提高相机IPM标定效率，并在保障标定精度的同时降低标定成本。保障标定精度的同时降低标定成本。保障标定精度的同时降低标定成本。

【技术实现步骤摘要】
一种相机IPM标定方法及系统


[0001]本专利技术属于传感器标定领域，尤其涉及一种相机IPM标定方法及系统。

技术介绍

[0002]随着计算机视觉在工业、汽车、能源等领域的应用日益广泛，如工业机器人，自动驾驶，高精度地图等，对计算机视觉技术应用提出了更高的要求。数字图像是将相机获取的真实场景信息简单描述为二维数组，不能还原物理世界的三维信息。为了让计算机能够理解和学习物理世界信息，有必要建立数字图像与物理世界之间的联系，以上计算两者之间的转换关系的过程即为相机标定，相机标定也可以描述为用抽象的数学模型来表达复杂的成像过程。
[0003]相机标定主要由两部分构成：内参标定和外参标定，内参标定主要包含相机坐标系与像平面坐标系之间转换关系以及相机镜头制作工艺带来的切向和径向误差造成成像畸变；外参标定往往是多个传感器之间的转换关系，比如相机到雷达、相机到相机、相机到惯导、相机到某局部自定义位置等，以及像平面与其他平面之间的投影关系，比如相机IPM(InversePerspective Mapping，即逆透视变换)标定可以实现相机前视图到鸟瞰图的转换关系。
[0004]目前，传统的相机IPM标定对先验信息依赖较多，如标志物、控制点、结构件、物理测量、标定场景等，标定场景需要满足地面空旷和平整、光照充足、测量精度高等要求，通常需要在特定的实验场地进行标定，这种需要基于大量先验信息的离线标定方式，在应对批量传感器标定时往往效率低。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种相机IPM标定方法及系统，用于解决相机IPM标定效率低的问题。
[0006]在本专利技术实施例的第一方面，提供了一种相机IPM标定方法，包括：
[0007]提取车道线图像中车道线轮廓对应的直线段；
[0008]获取直线段端点，计算直线段端点在相机坐标系的坐标；
[0009]构建所述直线段端点的俯瞰坐标系，基于车道线物理尺寸与相机像素尺寸的对应关系计算俯瞰坐标系下直线段端点坐标，并建立俯瞰坐标系下直线段端点坐标与相机坐标系下直线段端点坐标的对应关系；
[0010]基于俯瞰坐标系下直线段端点坐标与相机坐标系下直线段端点坐标的对应关系，计算相机坐标系与俯瞰坐标系的单应性矩阵，根据所述单应性矩阵、相机内参和畸变系数，计算图像的逆透视变换参数。
[0011]在本专利技术实施例的第二方面，提供了一种相机IPM标定系统，包括：
[0012]提取模块，用于提取车道线图像中车道线轮廓对应的直线段；
[0013]坐标计算模块，用于获取直线段端点，计算直线段端点在相机坐标系的坐标；
[0014]坐标对应模块，用于构建所述直线段端点的俯瞰坐标系，基于车道线物理尺寸与相机像素尺寸的对应关系计算俯瞰坐标系下直线段端点坐标，并建立俯瞰坐标系下直线段端点坐标与相机坐标系下直线段端点坐标的对应关系；
[0015]计算模块，用于基于俯瞰坐标系下直线段端点坐标与相机坐标系下直线段端点坐标的对应关系，计算相机坐标系与俯瞰坐标系的单应性矩阵，根据所述单应性矩阵、相机内参和畸变系数，计算并标定图像的逆透视变换参数。
[0016]在本专利技术实施例的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本专利技术实施例第一方面所述方法的步骤。
[0017]在本专利技术实施例的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本专利技术实施例第一方面提供的所述方法的步骤。
[0018]本专利技术实施例中，通过提取车道线轮廓角点作为特征点，代替标定场中摆放标志物寻找角点的方式，可以快速无差别准确找到目标点，大幅提升传感器标定效率。建立目标平面坐标系，计算目标平面下角点的坐标，结合像平面坐标系下的角点坐标，实现相机IPM参数的在线标定，在保证标定精度的前提下解决了传统离线标定方法效率低的问题，并能大幅降低标定成本。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取其他附图。
[0020]图1为本专利技术一个实施例提供的一种相机IPM标定方法的流程示意图；
[0021]图2为本专利技术一个实施例提供的一种车道线轮廓对应的直线段示意图；
[0022]图3为本专利技术一个实施例提供的一种相机IPM标定系统的结构示意图；
[0023]图4为本专利技术的一个实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0024]为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]应当理解，本专利技术的说明书或权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他相近意思表述，意指覆盖不排他的包含，如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、设备没有限定于已列出的步骤或单元。此外，“第一”“第二”用于区分不同对象，并非用于描述特定顺序。
[0026]请参阅图1，本专利技术实施例提供的一种相机IPM标定方法的流程示意图，包括：
[0027]S101、提取车道线图像中车道线轮廓对应的直线段；
[0028]相机采集的车道线图像中车道线一般为白色或黄色的矩形区域，所述车道线轮廓即为车道上的矩形区域，车道线轮廓对应直线段为矩形的长边。
[0029]在一个实施例中，如图2所示，所述车道线为虚线，提取的车道线为车辆左右两侧的车道线，车道线轮廓对应的直线段共4条，包括车辆左侧车道线对应矩形的两条长边和车辆右侧车道线对应矩形的两条长边。图中，白色线段即为车道线轮廓对应的直线段，黑色点表示直线段端点。
[0030]具体的，获取车载相机采集的车道线图像，对车道线图像进行降噪处理；
[0031]将降噪处理后的车道线图像转换为单通道灰度图像；
[0032]通过查找表法调整车道线图像对比度和亮度；
[0033]基于Sobel算子提取车道线图像中车道线轮廓边缘信息，并通过大津法生成二值化图像；
[0034]根据自车在车道中的位置估算左右车道线的ROI区域建立Mask图；
[0035]通过概率霍夫变换提取Mask图的轮廓直线段集合；
[0036]基于车道线属性先验信息过滤非车道线轮廓直线段，并将得到的车道线直线段按顺序依次保存。
[0037]S102、获取直线段端点，计算直线段端点在相机坐标系的坐标；
[0038]车本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种相机IPM标定方法，其特征在于，包括：提取车道线图像中车道线轮廓对应的直线段；获取直线段端点，计算直线段端点在相机坐标系的坐标；构建所述直线段端点的俯瞰坐标系，基于车道线物理尺寸与相机像素尺寸的对应关系计算俯瞰坐标系下直线段端点坐标，并建立俯瞰坐标系下直线段端点坐标与相机坐标系下直线段端点坐标的对应关系；基于俯瞰坐标系下直线段端点坐标与相机坐标系下直线段端点坐标的对应关系，计算相机坐标系与俯瞰坐标系的单应性矩阵，根据所述单应性矩阵、相机内参和畸变系数，计算图像的逆透视变换参数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提取车道线图像中车道线轮廓对应的直线段包括：获取车载相机采集的车道线图像，对车道线图像进行降噪处理；将降噪处理后的车道线图像转换为单通道灰度图像；通过查找表法调整车道线图像对比度和亮度；基于Sobel算子提取车道线图像中车道线轮廓边缘信息，并通过大津法生成二值化图像；根据自车在车道中的位置估算左右车道线的ROI区域建立Mask图；通过概率霍夫变换提取Mask图的轮廓直线段集合；基于车道线属性先验信息过滤非车道线轮廓直线段，并将得到的车道线直线段按顺序依次保存。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构建所述直线段端点的俯瞰坐标系之前包括：定义车道线鸟瞰图的图像属性，所述图像属性至少包括图像分辨率、真实物理尺寸与像素的比例关系。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构建所述直线段端点的俯瞰坐标系，基于车道线物理尺寸与相机像素尺寸的对应关系计算俯瞰坐标系下直线段端点坐标包括：以自车两侧车道线端点的连线作为俯瞰坐标系的X轴，车道中心线为Y轴构建俯瞰坐标系；基于车道线宽度、长度以及两侧车道线之间的间距，计算直线段端点在俯瞰坐标系下的位置。5.一种相机IPM标定系统，其特征在于，包括：提取模块，用于提取车道线图像中车道线轮廓对应的直线段；坐标计算模块，用于获取直线段端点，计算直线段端点在相机坐标系的坐标；坐标对应模块，用于构建所述直线段端点的俯瞰坐标系，基于车道线物理尺寸与相机像素尺寸的对应关系计算俯...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔少华，李汉玢，李亮，尹玉成，刘奋，
申请(专利权)人：武汉中海庭数据技术有限公司，
类型：发明
国别省市：